Файл: Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 1
Среднее значение удельного теплового потока по толщине стенки
Ч_ у 1 |
ь |
|
|
г |
ЪТ |
■dr- кт |
|
|
|
2 ѴЬ— а Ѵг- |
b — a |
Полученное среднее значение удельного теплового потока экви валентно тепловому потоку через плоскую стенку при стационар ном режиме. Перепад температуры по толщине стенки может быть представлен формулой
Т— а (Ь~ а) 4 К
Подставив значение Т в формулу (Ѵ.57), получим
|
4т$Е |
, |
j 7j‘’- ° > P v + a |
< |
или |
15 (1 - |
Р) |
Мт+ і) |
|
|
|
|
|
|
о |
Am$Eaq |
. (ѴЦІl(3y±2).< f a l |
||
3 |
15(1 — ц) К |
ѵ + 1 |
1 р ' |
Из последних выражений очевидно, что в случае более высокой теплопроводности материала при прочих одинаковых условиях тер
мические напряжения уменьшаются. |
1/°С, £' = 0,7-ІО11 |
Па, |
|||
Приняв для |
чугуна т = 0,35, ß = 12-10~6 |
||||
ц = 0,17, Х = 42 |
Вт/м2-°С при у = 1,8, q— 250-ІО3 |
Вт/м2 • |
°С, |
||
получим |
|
|
|
|
|
|
4-0,35-12- 10~D-0,7 -1011- 75 -10' |
• 250 ■10' |
X |
|
|
|
|
15(1— 0,17) 42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 1 ,8 - 1 ) (3 -1,8+ 2) |
: 0,425ІО8• 2,1 = 90• 10е Н/м2 |
90 МПа. |
|||
X |
|
||||
1,8+1 |
|
|
|
|
Определение предела выносливости. При циклически изменяю щихся термомеханических напряжениях их допускаемые значения должны быть установлены, исходя из предела выносливости для выбранного материала:
|
Г л . 1 ___ „ |
КіКмКщ |
, |
|
|
[Оу] - О-іь — — |
|
||
|
|
А к А кор |
|
|
где |
а-іь — предел усталости данного |
материала при нормаль |
||
|
ной температуре, определенный испытанием гладких |
|||
|
образцов на симметричный изгиб; |
|||
|
Kt — коэффициент, |
учитывающий |
изменение прочности |
|
|
при заданной температуре; |
|
||
|
/См — коэффициент, учитывающий масштабный фактор; |
|||
|
Кш — коэффициент, учитывающий шероховатость поверх |
|||
Кк, |
ности; |
эффективной |
концентрации напря-. |
|
/Скор — коэффициенты |
жений и действия коррозии.
106
Между характеристиками усталостной и статической прочности нет закономерной зависимости. Предел усталости чугуна при сим метричном изгибе можно определить по приближенной формуле
о- іь= (0,4-т—0,55) 0+
Предел усталости при пульсирующем цикле составляет при мерно 1,3+ 2,0 соответствующих пределов при симметричном цикле
[26]. Для |
серого |
чугуна марки СЧ 21-40 0_,-»О,6 сгь = 0,6-210 = |
= 12,5 МПа. |
|
|
Учитывая пульсирующий характер цикла, примем |
||
|
|
0Г=15О МПа (15кгс/мм2) |
Предел |
прочности чугуна при температуре 580° С понижается |
|
примерно |
на 40%, |
тогда Kt = 0,6, /См = 0,7 — для стенки толщиной |
от 50 до 75 мм и Дм= 0,8 — для стенки толщиной 30—50 мм; Кш =
—1; Кк —1; Ктр = 1,2.
С учетом поправок значение допускаемого напряжения для
матриц составит |
|
|
|
|
150. °’~y ^ 1 — 52,5 |
МПа (5,25 кгс/мм2). |
|
||
Следовательно, |
термическое |
напряжение, |
равное 90 |
МПа |
(9 кгс/мм2), более |
допускаемого |
из условий |
выносливости |
при |
термоциклических нагрузках.
Деформации и перемещения элементов матриц. Дифференци альное уравнение, определяющее радиальные термические пере мещения U, находят из уравнения равновесия элемента оболочки.
Решение уравнения при параболическом законе, распределении температур по толщине стенки приводит к следующему выраже нию для определения радиальных термических перемещений:
и = ËZ. ^ I1 V — а ) ( 3 , + 7 П) + ( І - % ,; + (; ; + ° , ) ( І , - а ) < 3 6 + 7 a ) ] .
3(У 1 — р
Радиальные перемещения точек на формующей поверхности, вызванные перепадом температур по толщине стенки:
|
|
U |
|
ßr 1+ ц Г 62 — 2ца2 (3Ъ+ Іа)j ; |
|||
|
|
2ф ' |
|
30 1 — р о2 (Ь + а) |
|
||
или |
|
|
|
|
|||
|
|
ßr |
1 + ц |
\?2_ |
|
|
|
|
|
U2ф ‘ |
|
|
|||
|
|
Т 1 ( З у + |
7)" |
||||
|
|
|
30 |
1 — ц |
Y+ 1 |
|
|
Подставляя числовые значения, получим |
|
||||||
U |
2ф |
12-10~6-250 |
1 + 0 ,1 7 |
(1,82 — 2-0,17) |
+ (3-1,8 + 7) = |
||
|
30 |
1— 0,17 |
1, 8+1 |
|
|
||
|
|
|
|
||||
|
|
3-10~3 |
1,41 |
2,9-12,4 |
=0,18 мм. |
||
|
|
30 |
|
2,8 |
|||
|
|
|
|
|
|
107
Абсолютную величину |
среднего |
радиального |
перемещения |
||
с достаточной точностью определяют по формуле [1]: |
|||||
|
|
ь |
|
|
|
|
|
j' ptEdr |
|
|
|
|
At/ = 4 ------- . |
2 |
|
||
|
|
г |
|
||
|
|
Г Edr |
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
При постоянном значении |
и E и при і = І2 — (і2—із) ^l — |
||||
получим |
|
|
|
а ~j- b |
|
AU = ß |
^2---- Г" (^2 |
^з) |
|
||
|
|
||||
При ^2= 550oC, |
^3= 300° C, o = 75 |
мм |
и fr=135 |
мм для пресс- |
|
форм из чугуна получим |
“ |
135 |
n с |
|
|
AU: |
|
|
|||
12-10~;б - 385 — |
---- |
ä ; 0,5 мм. |
|
Для окончательного решения вопроса по установлению опти мального значения толщин цилиндрических матриц и пурнсонов
|
необходимы |
исследования |
их |
деформаций |
|||
|
также вдоль образующей цилиндра. Деформа |
||||||
|
ции и перемещения по образующим цилиндри |
||||||
|
ческих матриц приближенно можно опреде |
||||||
|
лить |
по формуле для |
определения кривизны |
||||
|
1 : р= ß/:/i, |
справедливой и |
при |
параболиче |
|||
|
ском законе изменения перепада температур |
||||||
|
по толщине |
стенок. |
|
|
, |
||
|
С целью исследования деформаций по об |
||||||
|
разующим цилиндра выделим вдоль верти |
||||||
|
кальной образующей полоску шириной по се |
||||||
|
рединной поверхности, равной единице, будем |
||||||
|
рассматривать ее как балку на упругом осно |
||||||
Рис. 53. Схема де |
вании, нагруженную сосредоточенными момен |
||||||
тами |
(рис. |
53). По |
торцовым |
поверхностям |
|||
формаций по образу |
осевые напряжения |
практически |
равны нулю. |
||||
ющим цилиндра |
|||||||
|
Вследствие |
этого на |
некотором участке /~ |
~ 1,5 h будет происходить постепенное уменьшение осевых напря жений, определенных по формулам для толстостенных цилиндров. Отсюда следует, что торцовые сечения будут деформироваться. Кривизна в любой точке по высоте цилиндрической матрицы со ставит
|
1 |
М |
|
Р ~ |
D ^ 2’ |
где |
г)г — коэффициент |
затухания осевых напряжений; |
по торцам T)z= 1;
D — жесткость поперечного сечения полосы;
ь—I
М= J ozydy — момент, действующий по торцу.
о
108
Подставляя значения а2 и интегрируя, получим
М- ß |
£T |
(36 + 7а) (Ь— а)2 — 3{Ь— аУ |
30(1 |
— ц) |
Ь+ а |
После преобразования запишем выражение в следующем виде
М: |
2ߣT |
( b - a f \ |
|
15(1-|і) |
|||
|
b + а |
или в полубезразмерном виде
м = У-ЕТ— |
■{b — af. |
15 (1 — р) |
Y + 1 |
При у= 1,8 формула примет следующий вид
м?>ЕТ ( b ~ a f
21 1-ц
Если взять 7=1,4, то изгибающий момент по торцу будет
ߣT (b — a f
М.
181— ц
Вслучае тонких стенок можно принять 7 = 1 , тогда
М |
ßET |
(b — a f |
|
15 |
1 — |т |
||
|
Как известно, при линейном законе изменений температур по толщине тонкой стенки изгибающий момент [4] будет равен
ߣT (b — a f
М 0 =
12
Для однородного прямоугольного сечения жесткость попереч ного сечения полосы равна
|
D ^ |
E(b — a f . |
|
|
12(1 —ц2) ’ |
Подставляя значения М и D в выражение кривизны, получим |
||
1 |
8 |
(1+ [х) ßr |
Р |
5 (7 + 1 ) (6 — а) ' |
Для малых прогибов можно взять выражение
1d2w
Рdz2
Угол поворота определяют уравнением
igL = |
<p=_g-(i. + l*> |
U L j d z . |
dz |
т 5 V+ 1 |
b— ао |
109